特斯拉线圈电网络模型的宽频等值化简

针对特斯拉线圈复杂的电网络模型,提出了利用求解非线性方程和优化目标函数建立等值网络的方法。该等值网络在宽频范围内,在阻抗参数、有载增益、输入阻抗、传输功率与传输效率方面,均与原网络近似等值。该方法应用电压、电流之积计算灵敏度,可方便地获得雅可比矩阵和目标函数梯度。该方法对“网络分析与综合”课程或“电路理论”课程的师生,以及科研人员,具有切实的启发作用。

Design and Analysis of a Compact Band Notch UWB Antenna for Body Area Network

This paper presents the design of a small printed ultra wideband antenna with Band Notched characteristics. Both the free space and on-body performances of this antenna were investigated through simulation. The newly designed UWB antenna is more revised small form factor sized, with the ability to avoid interference caused by WLAN (5.15 - 5.825 GHz) and WiMAX (5.25 - 5.85 GHz) systems with a band notch. The return loss response, gain, radiation pattern on free space of the antenna were investigated. After that, the on-body performances were tested on 3-layer human body model with radiation pattern, gain, return loss, and efficiency at 3.5, 5.7, 8, 10 GHz and all the results were compared with free space results. As the on-body performance was very good, the proposed antenna will be suitable to be used for multi-purpose medical applications and sports performance monitoring.

基于深度学习GRU网络的UWB室内定位优化

为减少信号传输质量和距离估计算法等因素对定位精度的影响,将深度学习应用于超宽带(ultra wide band,UWB)室内定位系统,利用门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)网络代替传统UWB室内定位系统中的三边测量过程,以提高UWB室内定位精度。在得到定位标签到基站的距离信息后,将距离信息输入GRU网络中,输出最终位置坐标。GRU作为循环神经网络(recurrent neural network,RNN)的变种,既含有RNN处理时序数据的优势,又解决了RNN中的长程依赖问题。对GRU网络模型中不同学习率、优化器、批量大小、网络层数、隐藏神经元数量参数进行调整和训练。结果表明,基于GRU网络模型的UWB室内定位系统显著提高了定位精度,平均定位误差为6.8 cm。

信号干扰下的超宽带精确定位问题研究

针对在室内应用超宽带UWB(Ultra Wide Band)定位技术时,需要建立高效精确的三维坐标定位系统以克服信号干扰问题,应用机器学习方法对其进行了研究。首先使用多种统计分析模型清理无效或误差测量值;然后将TOF(Time Of Flight)算法的先验知识与神经网络、XGBoost(eXterme Gradient Boosting)算法相结合,提出了神经XGB(Exterme Gradient Boosting)三维定位系统,该系统可通过“正常数据”和“异常数据”(受干扰)以及4个锚点的坐标精准预测靶点的坐标值,能使误差在二维平面降至5.08 cm,在三维空间降至8.03 cm;同时建立了判断数据是否受干扰的神经网络分类模型,精确率为0.88;最后通过结合上述系统,得到了连续且规律的运动轨迹,证明了系统的有效性与鲁棒性。

卷积-长短期记忆神经网络超宽带定位方法

针对室内视距环境下超宽带(UWB)观测值中的测距误差影响定位精度的问题,提出一种基于卷积神经网络与长短期记忆网络(CNN-LSTM)相结合的UWB测距误差改正模型:将基站与标签之间的测距值和Chan算法解算的标签初始坐标作为卷积神经网络(CNN)的输入,借助CNN良好的数据特征提取能力,充分挖掘UWB测距值的特征;然后利用长短期记忆网络(LSTM)进行进一步的特征学习,并进行训练和预测UWB测距值,以减少测距误差对UWB测距值精度的影响;最后,利用高斯-牛顿迭代算法求解出最终的UWB定位结果,同时,建立多项式和指数函数UWB测距误差改正模型,并与本文方法进行对比分析。实验结果表明,在静态和动态实验下,基于CNN-LSTM网络模型结果的精度均优于其他2种模型,证明该算法可有效降低测距误差,提高UWB的定位精度。

新型电力系统终端通信网优化方案研究

随着新型电力系统的深入推进,采集控制逐步向配电和用电侧延伸和下沉,源网荷储各环节衔接更紧密,海量数据需要实时汇聚和高效处理,对终端通信网的网络覆盖、业务承载、便捷接入、安全可控、规范管理等方面都提出了更高的要求。基于这种情况,对终端通信网的覆盖范围、业务承载能力、灵活便捷性、技术安全性等方面提出优化方案,构建“网络全域覆盖、业务全面支撑、终端高效接入、技术安全可控”的终端通信网络,全方位满足各类电力业务的通信接入需求,提升网络承载能力、业务支撑能力和资源利用率,提高终端通信网的安全可靠性、经济适用性、管理科学性,为构建新型电力系统数字技术支撑体系提供重要基础保障,服务能源互联网建设。

基于WSN+UWB的室内人员定位系统设计

随着社会发展,家长对幼儿安全越来越重视,幼儿园环境安全与否直接关系到儿童的健康及生命。为保障园区内幼儿状况及安全,文章提出了一种室内人员定位系统设计,该系统在满足基本定位需求的同时,采用了超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术,具有穿透性强、抗干扰和功耗低等优势,其性能表现已超过蓝牙和Wi-Fi,并以UWB技术作为主要技术依据,将无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)技术与UWB技术相结合,设计了一款智能化的人员看护及定位系统,测试结果证明了该系统设计可满足园区内人员监测及定位警报的需求。

基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带定位算法研究

提出了一种基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带(UWB)定位算法,以改善目前某三线自动驾驶轨道交通系统车辆定位精度不够高的现状。使用UWB标签和基站采集大量标签与各个基站的距离信息及对应标签的实际位置训练神经网络。在实时定位阶段,标签与各个基站的距离信息经网络发送至集中控制中心的服务器,通过优化后的神经网络得出实时的UWB定位标签的位置,对实时得到的标签位置使用自调节卡尔曼滤波以进一步提高精度。根据实车运行情况设计了一组包含斜道、直道和弯道的UWB标签移动轨迹进行仿真,并搭建UWB定位系统,设计标签的行驶轨迹,对神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的UWB定位算法进行实验验证。结果表明:神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的定位算法最大定位误差为223.58 mm,平均定位误差为43.16 mm,定位误差均方根值为42.06 mm。提出的神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的定位算法相较于三点定位算法、卡尔曼滤波算法和神经网络算法,具有精度高、实时性好及稳定性高的优点,能够满足目前该三线轨道交通的定位要求。

基于优化DBN-ELM的电力系统宽频振荡监测

为了提高宽频带振荡分类的准确率,提出一种基于优化深度置信网络(deep belief networks,DBN)和极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型的宽频振荡监测方法。首先,采用混沛粒子群算法优化的DBN对宽频振荡信号进行特征提取,完成对输入数据的降维处理。然后,将特征矩阵输入到天牛须搜索算法优化后的ELM网络,进行振荡分类。最后,采用优化的DBN-ELM模型对系统仿真的宽频振荡信号进行监测和分类。结果表明,该方法对具有时变和非线性特性的宽频振荡具有更高的分类准确率和更短的分类时间。

小波包分解与长短期记忆融合的超宽带无线测距算法

针对超宽带(UWB)无线定位标准虽然已经取得了很大的发展,但是由于存在多径效应和非视距等影响,导致直达径分量到达时间估计存在很大误差,因而定位精度不高的问题,提出小波包分解和长短期记忆融合的超宽带无线测距算法:采用小波包分解节点能量接收滤波,对接收到的信号进行分解,用最后一层各节点的能量占总能量的比值构建能量谱特征向量;然后用长短期记忆网络建立能量谱特征向量和实际距离的映射关系,从而实现基于UWB的测距和定位,为后续定位提供基础。实验结果表明,结合长短期记忆网络和小波包能量检测的测距算法比传统的能量检测方法具有更大的优势,其测距定位精度更高,更稳定。

微电网(群)宽频振荡分析和抑制研究进展与展望

具有“自平衡、自调节、自控制”能力的微电网是新型电力系统的重要组成部分。然而,微电网中大量不同类型电力电子变流器接口的设备与电网络无源元件之间的动态耦合交互作用在不同带宽控制环节的作用下跨越多个时间尺度,容易诱发微电网发生宽频带振荡现象,威胁微电网乃至配电网的安全稳定运行。为此,该文对微电网(群)的宽频振荡问题及其分析与抑制的相关研究进行了系统性的梳理、综述与展望。首先,在梳理微电网(群)宽频振荡问题的特点与产生原因的基础上,提出了微电网(群)宽频振荡问题的分类方法;随后,基于宽频振荡问题分类以及抑制控制的不同方式,综述了国内外在微电网(群)宽频振荡分析与抑制领域的研究现状;最后,对相关领域的研究方向与思路进行了展望。

基于散射中心模型的目标电磁特性智能生成网络研究

基于散射中心参数化模型和反向传播(back propagation,BP)神经网络,构建了一种针对目标全角度、宽频段下的远场电场预测网络,该网络将利用目标的位置、幅度、频率等数据信息实现远场电场实部与虚部的快速预测.首先,将对目标强散射点的位置以及强度等参数进行提取;然后,对二维角域以及频域进行区域划分,构建并联式的智能网络架构,从而建立散射中心参数化模型与高精度远场电场间的关系.该方法能够通过新型并联网络的训练,减小传统散射中心模型的频率、角度依赖性的影响,实现目标远场电场的快速获取.由于在网络设计时,充分借鉴了现有的模型中各散射参数对目标电场的影响,因此该神经网络具有清晰的物理意义以及突出的泛化能力.与传统的基于几何绕射理论(geometrical theory of diffraction,GTD)模型的电场重构方法相比,本文方法具有更高的准确性,实验结果表明提出的并联网络使得预测电场误差下降了18%以上,同时针对目标后向远场电场的预测,其相对均方根误差能够小于5%.

封闭式评标基地无线组网及定位关键技术研究

当前招标采购的工作量成倍增加,招标的种类增多,规范化操作难度大,因而设计了封闭式评标基地,建立智能化评标体系,基于ZigBee形成MESH网络,网络协调器建立无线网络,路由节点加入网络并扩展网络覆盖范围。采用无载波的脉冲无线电超宽带技术实现高精度定位,实时显示评标人员位置信息,并对存在的不规范活动进行报警。位置探测器的节点设备采用CC2530芯片,射频收发器集成在主控芯片中,优化射频电路匹配天线的输入阻抗。实验结果显示,本研究评标基地的无线网络数据传输速率最快,将实验样本数据传输到展示层显示使用时间最短。

面向对象的宽波段影像水稻种植信息提取

为解决基于像素的遥感影像农作物提取中的“同物异谱、同谱异物”问题,本文基于天宫二号宽波段成像仪获取的影像数据,提出一种面向对象方式的水稻种植信息提取技术。首先以面向对象的方式对地物进行多尺度分割,充分利用地物间的关联和上下文信息,获取抗噪、空间分布连续的地块单元。进一步构建卷积神经网络,对分割后的地块进行光谱特征的高维映射和提取,获取了湖南省华容县的水稻种植信息分布。实验表明,通过结合面向对象方法和深度学习网络,能够充分利用天宫二号宽波段影像包含丰富的光谱和空间信息,实现早稻、晚稻种植信息的高精度提取。本文所提方法较常规像元级分类,提取的水稻种植信息在空间分布上更为连续、合理,有效缓解了“椒盐噪声”现象,且总体精度提升至97.08%,Kappa系数提升至0.95。

利用磁环构造配电线路边界的单端量全线速动保护(1):磁环边界特性及模型

针对含多换流器配电网灵活多变拓扑结构导致的单端量保护配合难等问题,提出了利用铁氧体磁环构造线路边界的单端暂态量全线速动保护方案。该文首先介绍了铁氧体磁环的特性,在此基础上对磁环的阻抗特性进行了测试,测试结果表明磁环工频和直流下阻抗很小但高频下阻抗较大,所以充当线路边界时具有不影响系统正常运行的优点;提出了磁环的宽频建模方法,具体包括磁环阻抗频变参数的拟合、电路综合方法以及饱和特性的模拟,最后给出了不同尺寸和磁环个数下仿真模型的参数修正方法。实验和仿真结果的对比验证了所建等效模型的有效性,为后续的理论分析和仿真验证奠定了基础。

矿井多媒体综合业务数字网络模型的研究

阐述了矿井多媒体综合业务数字网络系统的设计原则,网络结构及主要功能。

一种宽频带RFID阅读器天线的设计

UHF RFID标签在密集布放环境下,会由于标签天线间的互相影响,使工作频率发生偏移,造成系统漏读。因而本文设计了一款新型的圆极化阅读器天线,该天线工作在UHF频段,具有小型化、高增益、宽频带的特点。其中主辐射圆形贴片通过4个探针与微带匹配网络上下相连,匹配网络的引入提高了天线的圆极化轴比和工作带宽。仿真结果表明,该天线在UHF频段的阻抗带宽和3dB轴比带宽分别为13%和5%,增益高达9.4dBi。在空旷的环境下,对密集布放的多个RFID标签进行读取测试。实验表明,运用宽频带的RFID阅读器天线可以有效地提高标签的读取率。

一种32元宽频带印刷偶极子天线阵列

基于椭圆形印刷偶极子设计了一种宽频带天线阵列,阵列单元与馈电网络均印制在同一介质基板上,易于加工和集成。对影响天线性能的阵列结构参数进行了分析,得到了能够获得较佳电性能的结构参数。对天线进行了仿真分析与实际测试,仿真与测试结果一致性较好。测试结果表明,该阵列在2.32～5.48GHz频率范围内电压驻波比小于2.0,且在该频率范围内具有定向辐射特性,最低增益为17.7dB,最高增益为22dB,相对带宽达到81%。

宽带正交解调器幅相一致性测量

基于数字示波器和网络分析仪 ,提出了两种测量方法 ,解决了宽带正交解调系统 I、Q幅度和相位误差的测量问题 ,比较了两种方法的优缺点 ,并成功应用于某 1 0 0 MHz带宽正交解调系统的测量和调试中。